摘要：随着电力能源的短缺，综合资源规划方法和需求侧管理（DSM）技术在我国的研究应用已日益深入。而调查清楚电力需求侧的电力资源，有利于更好地运用需求侧管理方法解决现实问题，也是实施需求侧管理工作的重点。本文设计开发了电力需求侧管理资源调查评估系统，可针对全国电力需求侧的电力资源进行调查，并进行节能潜力评估和能效分析，从技术、经济及管理方面对相关需求侧管理措施提出建议，力图更合理有效的配置和利用电力资源。
关键词：电力需求侧管理；资源调查；节能潜力；能效
引言
电力是现代社会中不可或缺的生活要素，当国民经济突飞猛进发展的时候，其资源没有得到合理的配置，能源利用依旧紧张。为此对电网需求侧管理技术进行了相应的研究[1]，开发了电力需求侧管理资源调查评估系统，针对全国电力需求侧的电力资源进行调查，科学合理的对电力项目进行开发、对电力资源进行有效合理的配置、使用户的用电效率得到极大的提高[2]。该系统的开发可使电网公司具备从地区、行业、企业、用电设备各个层面全面把握潜在的客户节能服务机会，对电网公司完成国家规定的DSM工作目标责任将起到重要的基础性支撑作用。
1电力需求侧资源界定
电力用户潜在的节电资源就称为“电力需求侧资源”，它要通过需求侧管理来实现，包括用户提高用电效率减少的电量消耗和改变用电方式降低的用电需求，以及能源替代、合同约定可中断负荷、完善用电环境等所节约的电力和电量。按节电的时效划分，可分为永久性节电资源和临时性节电资源。从资源的角度对其进行界定，电力需求侧管理资源是以提高电能利用效率为目的，得到的节能潜力具有整体性特点。
2软件子系统
2.1软件系统介绍
软件系统是由J2EE为编程语言，以mySQL为后台数据库开发的系统。软件系统主要分为以下几个模块：数据库模块，节能诊断模块，电能质量模块，能效评估模块，综合报告模块。对电力资源的分类中主要是通用节电资源，包括供配电节电资源，电机节电资源，绿色照明节电资源，建筑节能等。根据《国家电气手册》，系统数据库中已包含3000多种各类型变压器，和2000多种各类型电动机，以及架空线路，电缆，灯具等数据库。
2.2 节能分析
节能分析模块是为变压器，电动机和照明等用电设备进行节能诊断和节电潜力分析。以电动机节能分析为例，在节能分析菜单中选择电动机节能，进入电动机参数初始化。选择电动机的编号，型号，额定功率与额定电流，在数据库中查询所选电动机的参数。根据国家标准GB18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》，判断电动机是否经济运行。考虑其所能更换的新型节能照明灯具如LED和节能灯，并计算其节能潜力和年减排CO2量。
2.3 电能质量
电能质量模块分为谐波分析，电压偏差和三相不平衡三部分。谐波分析主要是对设备和线路的电压和电流进行检测，并利用快速傅里叶变换（FFT）计算出电压电流的基波分量和各次谐波分量，并进行分析计算出谐波损耗和节能潜力。软件系统可在一个测量周期内显示25次谐波波形图。然后根据设备的不同特性和参数，进行谐波损耗计算，最后针对计算结果给出节能改造建议及效益的预测。计算系统的三相不平衡度，参考国家标准生成治理方案，对三相不平衡进行补偿，达到节能效果并计算节能效益。
2.4能效评估
能效指标体系从经济、电能、生产、环境四个方面对电力用户能效进行评估，并且有效的结合了专家经验系统，较为全面地反映了用电企业的能效水平。其评价结果不仅可以反映电力用户的综合能效，而且可就某一侧面的能效水平进行分析，从而发现能效薄弱环节，有针性地制定出节能方案。
3工程应用
为了进一步检测系统的性能，我们对贵州一家水泥厂进行了节能分析和电能质量检测。贵州水泥厂由35kV中荫线、凉荫线进线，经2台S7-8000/35主变降压为6kV。生料磨、煤磨、水泥磨、高压风机等直接使用6kV电源，另有一6kV支线输送到矿山变电所。将所监测到的数据导入到数据库中，再通过软件平台进行分析计算，由于篇幅有限，我们以电动机节能分析为例，可得到如下的分析结果。
3.1 节能诊断
1#电动机（生料电机）根据国家标准GB18613—2012的要求，其能效限定值为94%，其为92.3%，并未能达到能效限定值的要求，且仅小部分时间运行在经济运行区间内。从总体来看，该电动机运行不经济！
3.2 节能方案
3.2.1 采用变频技术节能
由于采用变频技术通常节电率在30%～50%之间，对于一台额定功率为1000kW的电动机而言其输入功率约为1100kW左右，因此节电能力约为330-550kW，使用单元串联多电平系列高压变频器可靠性高，输入输出波形质量好，适合水泥厂风机的变频调速。根据实际测量数据，以当天运行时间估算其年运行时间约为6910小时。经计算，其年节电量为62.1万kWh，折合标煤为223.5吨，折合CO2排放量为585.7吨，节能效益28.5万元。
3.2.2 更换节能型电动机
换高效节能电动机，以达到节能减损的目的。在数据库中自动寻找损耗最少的电动机，作为建议选用电动机，并计算更换后节电量，节能效益以及投资回收期。也可以自选一种电机作为更换电动机，并进行对比判断其是否达到节能的效果，计算出其节能效益，得出其投资回收期作为节能改造工程的参考。
3.3电能质量
3.3.1谐波分析
根据GBT24337－2009《电能质量 公用电网谐波》，我们可以判定各次电压、电流谐波含量均在限定值范围内。由于谐波而产生的年损耗量为8.27万kWh。具体的谐波波形如下图所示。根据谐波分析结果，软件系统自动生成谐波治理方案，可以使用无源滤波器（PPF）和有源滤波器（APF）。
3.3.2三相不平衡
通过将变压器三相电压电流监测数据与额定值进行对比，将得到电压电流三相不平衡的波形图。将电压不平衡，电流不平衡，功率不平衡的平均值和最大值分别计算出来，并将其与限定值对比，电压不平衡和电流不平衡的国标限定值均为2，计算结果如表1所示。
表1 三相不平衡计算
有两种补偿方法，一是采用TSC静止补偿装置进行补偿，二是采用TSC+TCR混合型静止补偿装置进行补偿。
3.4能效评估
本项目利用层次分析法来求取指标权重， 首先综合了多位专家对于水泥企业电力能效评价指标重要性的认识，再经过相应的数学计算（结果保留3位小数），可得到各指标的权重如下：工业总产值0.991；经济增加值1.844；万元产值电耗1.844；节电率3.432；各相功率因数2.795；过负荷累计时间2.795；电压不合格累计时间5.078；电流不平衡累计时间5.078；谐波含量9.227；损失电量9.227；无功补偿9.246；变压器16.014；电动机26.933；照明设备5.498（单位%）。
4结语
（一）电力需求侧管理资源调查评估系统是进行系统化需求侧管理资源调查和评估分析的系统，是一个集数据采集、存储、分析、报表为一体的需求侧管理系统。系统界面友好，功能齐全，权限管理并支持多用户。实现了对需求侧管理的从上向下和从下向上的全面分析和评估。
（二）通过系统的实际工程应用，电力需求侧管理资源调查评估系统实现数据采集与管理、需求侧资源节能分析和DSM 决策分析的自动化和科学化，将给实际的负荷分析工作和需求侧管理工作提供便捷的信息服务，从而大大地提高了工作效率。
参考文献：
[1]王蓓蓓，李扬，高辞威.智能电网框架下的需求侧管理展望与思考[J]，电力系统自化，2009，33（20）：17-22
[2]田粤.需求侧管理措施评估系统研究与开发[D].东南大学，2006
论文作者:周彬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
标签：节能论文; 电动机论文; 需求论文; 电力论文; 谐波论文; 能效论文; 资源论文; 《电力设备》2018年第33期论文;